基于风险矩阵和 AHP的煤矿安全风险综合评估

李登屹 1,修成林 2

摘要：根据煤矿安全生产标准化对安全风险评估的要求，结合煤矿安全风险辨识结果，由专家对事故风险发生的可能性和事故后果严重性进行评分，使用Borda序值法对各事故风险因素进行排序，根据排序结果构造判断矩阵，用层次分析法（AHP）确定各风险模块的权重，最后对事故风险等级进行了综合评估。结果表明，水、火、瓦斯与煤尘为重大风险，计算结果符合煤矿实际情况。该方法可操作性强，可为煤矿企业风险评估工作提供借鉴。

关键词：安全风险；风险矩阵；Borda序值法；层次分析法；综合评估

中图分类号：F416.21 文献标志码：A

KeyWords: Safety Risk；Risk Matrix；Borda Sequence Value Method；Comprehensive Assessment

近年来，我国煤矿安全生产形势有了明显好转，但煤矿生产过程中各类安全风险和事故隐患错综复杂，生产事故易发，尤其是重特大安全事故尚未得到有效遏制，直接威胁着企业生产安全。煤矿企业进行安全风险辨识和评估，对安全风险实施分级管控，能够从源头上消除事故隐患，是建设“三位一体”安全生产标准化体系的重要内容^[1]，是实现“关口前移”、构筑遏制重特大事故安全防线的主要组成部分。

当前，国内学者使用多种方法对安全风险进行评估。畅笑、王保民使用灰色关联法对煤矿事故不安全行为进行了风险评估^[2]；侯公羽、梁荣等利用改进集对分析法和熵权法对台格庙矿区煤矿长斜井TBM施工风险进行了预测与评估^[3]；张洋杰提出在煤矿安全风险评估过程中，可使用事故统计分析法、事件树、事故后果定量模拟等多种方法进行量化评估^[4]。李平^[5]、邹德均^[6]、史惠堂^[7]等单独使用风险矩阵法分别对浅埋隧道施工、矿井安全生产、地质勘探企业等进行了风险评估；刘进^[8]、郑万波^[9]、洪力学^[10]、林柏泉^[11]、张莹^[12]等使用风险矩阵法层次分析法（AHP）、Borda序值法、德尔菲法（Delphi）、模糊综合评价等多种方法对风险矩阵法进行了改进，使用改进后的模型对企业或施工作业风险进行了评估。通过现有研究成果可知，风险矩阵法使用灵活，既可以单独使用，也可以与其他量化方法组合使用。本次安全风险评估将组合使用风险矩阵法、Borda序值法、层次分析法等三种方法。

1甘庄煤矿安全风险辨识

山西中新甘庄煤业有限责任公司（以下简称甘庄煤业公司）位于山西省大同市区西北，在大同新荣区夏庄村一带，行政区划属于新荣区西村乡管辖。该矿为地下开采，矿井采用斜井开拓，生产规模1.2Mt/a。

甘庄煤业公司危险有害因素辨识以致害事物为线索，结合甘庄煤业公司地质条件、生产工艺、管理措施、设备设施实际情况综合分析，根据《煤矿安全生产标准化基本要求及评分方法（试行）》中对煤矿安全风险分级管控标准化的要求，甘庄煤业公司实际存在主要危险有害因素有：火、瓦斯与煤尘、顶板、爆破、提升与运输、水等六类。根据各危险有害因素实际危险情况，将六类危险因素细化为23项风险因素，见表1所示。

表1 危险因素分类表

危害类别	风险因素	危害类别	风险因素
火	油料引起的火灾	顶板	采煤工作面顶板事故
	炸药引起的火灾		掘进工作面顶板事故
	机械作用引起的火灾		巷道内发生顶板事故
	电气设备引起的火灾		巷道片帮、底鼓
	煤层自燃	爆破	火药、雷管爆炸
瓦斯与煤尘	采煤工作面瓦斯、煤尘积聚		炸药库爆炸
	采空区瓦斯、煤尘积聚		掘进工作面放炮、火药爆炸
	掘进工作面瓦斯、煤尘积聚	提升与运输	斜巷提升事故
	地质构造带巷道瓦斯、煤尘积聚		平巷运输事故
	高冒区瓦斯、煤尘积聚	水	煤层底板高压灰岩水突出
	临时停风掘进巷道瓦斯、煤尘积聚		小窑或老空透水
			旧区巷积水

2风险矩阵评价

根据风险辨识结果，采用风险矩阵法对可能发生的生产安全事故可能性和事故危害严重性进行分析，依据相关评价标准由行业专家进行评价打分。

2.1事故发生可能性评价

事故发生可能性从I 到V 级，对应的分数为从1 分到5 分，I 级为发生可能性最低，V 级为发生可能性最高，从而来确定危险源失控时造成事故的可能性（L），具体评价标准见表2。根据表2中评价标准，对表1中各危险因素进行打分评价，评价结果见表5所示。

表2 事故发生可能性评价标准

等级	标准
V级（5分）	在现场没有采取防范、监测、保护、控制措施，或危害的发生不能被发现（没有监测系统），或在正常情况下经常发生此类事故或事件。
IV级（4分）	危害的发生不容易被发现，现场没有检测系统，也未发生过任何监测，或在现场有控制措施，但未有效执行或控制措施不当，或危害常发生或在预期情况下发生。
III级（3分）	没有保护措施（如没有保护装置、没有个人防护用品等），或未严格按操作程序执行，或危害的发生容易被发现（现场有监测系统），或曾经作过监测，或过去曾经发生类似事故或事件，或在异常情况下类似事故或事件
II级（2分）	危害一旦发生能及时发现，并定期进行监测，或现场有防范控制措施，并能有效执行，或过去偶尔发生事故或事件。
I级（1分）	有充分、有效的防范、控制、监测、保护措施，或员工安全卫生意识相当高，严格执行操作规程。极不可能发生事故或事件。

2.2事故后果严重性评价

按照事故危害的后果和影响范围确定事故后果严重性（S），将其分为五个等级，I～V级，V级严重性最高，I级严重性最轻，I～V级对应1～5分，具体标准如表3所示。根据表3中评价标准，对表1各指标进行评价，评价结果见表5所示。

表3 事故危害严重性评价标准

等级	伤害程度	形象影响
Ⅴ级（5分）	发生死亡、火灾、爆炸、群体中毒.一次事故中，受伤者造成完全残废的伤害。	重大国内影响
Ⅳ级（4分）	截肢、严重骨折、中毒、复合伤害、其它导致寿命严重缩短的疾病、急性不治之症。伤害及中毒者肢体或某些器官部分功能不可逆的丧失的伤害。	行业内影响
Ⅲ级（3分）	划伤、烧伤、脑震荡、严重扭伤、轻微骨折、耳聋、皮炎、哮喘、与工作相关的上肢损伤、导致永久性轻微功能丧失的疾病。	省内影响
Ⅱ级（2分）	表面损伤、轻微的割伤和擦伤、粉尘对眼睛的刺激、烦躁和刺激（如头痛）、导致暂时性不适的疾病。轻微受伤、间歇不舒适。	公司及周边范围
Ⅰ级（1分）	几乎无伤害	形象没有受损

2.3风险等级确定

根据甘庄煤业公司事故发生的可能性、危害后果和影响范围，确定事故风险等级（R），

R=L×S

式中：R—危险源风险度，根据表4标准划分；

L—发生事故的可能性：重点考虑事故发生的频次、以及人体暴露在这种危险环境中的频繁程度；

S—发生事故后果严重性，重点考虑伤害程度、持续时间。

表4 风险度划分标准

风险级别	Ⅴ级（20≤R≤25）	Ⅳ级（15≤R＜20）	Ⅲ级（10≤R＜15）	Ⅱ级（3≤R＜10）	Ⅰ级（R＜3）
风险程度	不可接受的风险	重大的风险	中等的风险	可接受的风险	可忽略的风险

根据专家打分结果，可以计算确定事故风险等级R，计算结果见表5所示。在表5中，Ⅴ级风险有7项，Ⅳ级风险有6项，Ⅲ级风险有6项，Ⅱ级风险有4项。

3风险因素权重计算

3.1Borda数值计算及排序

通过风险矩阵分析结果能够掌握各个风险因素的等级分布，但不能反映出所有风险因素的重要性排序，因此需要使用Borda序值法对各个风险因素Borda序数值进行计算和排序。计算结果见表5所示。Borda序数值越小，表示风险因素越重要。Borda数值的计算方法见文献[8]。

表5 风险矩阵评价结果

危害类别	风险因素	事故发生可能性 （L）	事故后果严重性 （S）	风险等级 （R）	Borda序数	权重值
火	油料引发火灾	2	5	10	13	0.161
	炸药引发火灾	2	5	10	13	0.161
	机械作用引发火灾	2	3	6	20	0.047
	电气设备引发火灾	2	3	6	20	0.047
	煤层自燃	5	5	25	0	0.584
瓦斯与煤尘	采煤工作面瓦斯、煤尘积聚	3	5	15	7	0.047
	采空区瓦斯、煤尘积聚	4	5	20	2	0.245
	掘进工作面瓦斯、煤尘积聚	3	5	15	7	0.049
	地质构造带巷道瓦斯、煤尘积聚	4	5	20	2	0.255
	高冒区瓦斯、煤尘积聚	4	5	20	2	0.255
	临时停风掘进巷道瓦斯、煤尘积聚	4	5	20	2	0.149
顶板	采煤工作面顶板事故	3	5	15	7	0.200
	掘进工作面顶板事故	3	5	15	7	0.442
	巷道内发生顶板事故	3	5	15	7	0.298
	巷道片帮、底鼓	2	4	8	20	0.060
爆破	火药、雷管爆炸	2	5	10	15	0.333
	炸药库爆炸	1	5	5	19	0.075
	掘进工作面放炮、火药爆炸	2	5	10	15	0.592
提升与运输	斜巷提升事故	2	5	10	15	0.5
	平巷运输事故	2	5	10	15	0.5
水	煤层底板高压灰岩水突出	3	5	15	7	0.079
	小窑或老空透水	4	5	20	2	0.263
	旧区巷积水	5	5	25	0	0.659

3.2风险因素权重计算

根据表5中各个风险因素的Borda序数值计算结果，由专家对各危害类别的风险因素进行两两比较打分，使用层次分析法（AHP）计算各危害类别、风险因素的权重。各判断矩阵分别为火（D₁）、瓦斯与煤尘（D₂）、顶板（D₃）、爆破（D₄）、水（D₅）等五项，各判断矩阵如下：

； ；

； ；

经计算火（D₁）、瓦斯与煤尘（D₂）、顶板（D₃）、爆破（D₄）、水（D₅）各判断矩阵的一致性指数值（CR）分别为0.023、0.008、0.024、0.012、0.028，均满足小于0.1的要求，各判断矩阵满足一致性要求。经计算后各指标权重值见表5所示。根据表5中各风险因素权重值，可以计算火、瓦斯与煤尘、顶板、爆破、提升与运输、水的综合量值，计算结果见表6所示。根据表4中风险度划分标准，将各危害类别进行划分，结果见表6所示。

表6 各类危害风险级别综合评定结果

危害类别	火	瓦斯与煤尘	顶板	爆破	提升与运输	水
综合量值	18.384	19.52	14.58	9.625	10	22.92
风险级别	重大风险 （Ⅳ级）	重大风险（Ⅳ级）	中等风险（Ⅲ级）	可接受风险（Ⅱ级）	中等风险（Ⅲ级）	不可接受风险（Ⅴ级）

由表6可知，该矿水为不可接受风险，火、瓦斯与煤尘为重大风险，顶板、提升与运输为中等风险，在生产过程中，应针对水、火、瓦斯与煤尘等危害，制定专项风险管控措施，实现安全风险闭环管理。在生产过程中应注意对小窑或老空透水、旧区巷积水透水等水害事故的预防。

4结语

（1）通过改进的风险矩阵法对煤矿安全风险进行了评估，对事故危害进行了综合评价，从评价结果可知，水、火、瓦斯与煤尘等危害为重大以上级别危害，煤矿企业应制定针对性风险管控措施进行重点管控，尤其是水害事故的预防和风险管控，有效遏制重特大事故的发生。

（2）Borda序值法计算结果中仍存在风险矩阵的风险结，说明风险矩阵分析法中专家打分方法需要进一步改进。今后在进行风险矩阵量化打分环节中，应适当优化专家打分方法，进一步提高计算结果的可靠性，减少风险矩阵法的不稳定性。

（3）依据Borda序数构造层次分析法判断矩阵，能够在一定程度上减少专家打分中的人为因素干扰。

参考文献：

[1]国家煤矿安全监察局.关于印发《煤矿安全生产标准化考核定级办法（试行）》和《煤矿安全生产标准化基本要求及评分方法（试行）》的通知[S].http://www.chinacoal-safety.gov.cn/gk/tzgg/201702/t20170204_202347.shtml,2017

[2]畅笑,王保民.基于灰色关联法的煤矿事故不安全行为风险评估[J].煤炭技术,2017,36(09):330-333.

[3]侯公羽,梁荣,靳聪,刘欣.煤矿长斜井TBM施工安全风险分析与评估[J].地下空间与工程学报,2016,12(03):831-838.

[4]张洋杰.煤矿企业安全风险辨识与评估方法探究[J].煤炭经济研究,2017,37(09):56-59.

[5]李平.基于风险矩阵法的浅埋隧道施工风险评估及控制[J].工程建设与设计,2018(11):207-209.

[6]邹德均,周诗建,宫良伟.风险矩阵评估法在矿井安全生产中的应用[J].煤矿安全,2017,48(02):234-236.

[7]史惠堂.基于风险矩阵的地质勘探企业风险评估[J].神华科技,2018,16(02):14-18.

[8]刘进.基于AHP-风险矩阵法的绿色建筑施工阶段风险评价[J].武夷学院学报,2018,37(03):74-77.

[9]郑万波,吴燕清,李先明,肖玉梅.省级区域煤矿事故风险综合评估方法研究[J].工矿自动化,2016,42(09):22-26.

[10]洪力学,何叶荣.基于风险矩阵的煤炭企业风险综合评价[J].安徽理工大学学报(社会科学版),2017,19(05):45-49.

[11]林柏泉,王一涵,揣小明.基于风险矩阵-Delphi法的山岳型景区风险因子评估[J].黑龙江科技大学学报,2017,27(06):632-635+641.

[12]张莹,何华,茹建国,杨浩峰,谢惠芳.基于风险矩阵分析的新疆吉木萨尔地区某煤化工企业模糊综合风险评价[J].职业与健康,2017,33(07):876-879.

第一作者简介：李登屹（1969- ），男，山西大同人，高级工程师，1992 年毕业于山西矿业学院，现在山西中新甘庄煤业有限责任公司从事安全生产管理工作。

邮寄地址：李登屹，电话：[phone]，地址：山西省大同市新荣区西村乡夏庄村甘庄煤矿；

修成林，电话：[phone]，地址：山西省大同市城区南环路389号山西煤矿安全监察局大同监察分局。